7.5. Експлуатаційні фактори впливу на екологічну безпеку енергетичних об'єктів

Є група факторів, які умовно можна назвати експлуатаційними. Вплив цих факторів особливо суттєвий під час експлуатації діючих кот­лів ПТУ і меншою мірою у процесі роботи камер згорання ГТУ.

Експлуатаційні фактори визначаються режимом і умовами експлуа­тації. Вони стають особливо вагомими із збільшенням терміну служби устаткування за наявності тенденції збільшення жорсткості норм гранич­нодопустимих викидів.

Відповідно до даних табл. 7.1, експлуатаційні фактори характеризу­ються найнижчою повнотою впливу, тобто їх реверсивний вплив обме­жується вузькою групою параметрів екологічної небезпеки: теплове за­бруднення, викиди твердих частинок, оксидів азоту і вуглеводнів, зокре­ма, оксиду вуглецю CO.

У разі теплового забруднення навколишнього середовища експлуатаційні фактори впливають тільки на концентровану складову теплових викидів b₂ (за рахунок зниження температури газів, що викидаються в навколишнє се­редовище, в енергетичних котлах). Що стосується питомого показника твер­дих викидів b_тв, то його рівень за інших рівних умов залежить від ефективно­сті експлуатації системи очистки димових газів від твердих викидів.

Найзначніше вплив експлуатаційного фактора виявляється на вики­дах незгорілих вуглеводнів СxНуОz, CO, а також оксидів азоту NOx.

Рециркуляція димових газів у топку в поєднанні з раціональною схе­мою введення газів у зону горіння - ефективний засіб зниження сумарно­го рівня емісії NOx у продуктах згорання. При цьому варто пам'ятати, що збільшення кількості рециркуляційних газів знижує ККД котла (брутто) і підвищує витрату електроенергії на власні потреби. Суттєвими є також капітальні витрати, пов'язані з установкою димососа рециркуляції та від­повідних газоходів. Тому рециркуляцію димових газів як метод боротьби з оксидами азоту можна рекомендувати тільки для газомазутних котлів, якщо не можна використати інші методи. Ефективність рециркуляції тим більша, чим вища температура в зоні горіння. Вона знижується зі змен­шенням навантаження котла, збільшенням коефіцієнта надлишку повітря, зменшенням температури горіння палива, підвищенням умісту азотовмі­сних сполук у паливі.

Усі описані вище методи зниження емісії оксидів азоту належать до групи «сухих» методів.

Є також «мокрий» метод зниження емісії оксидів азоту. Можливості йо­го реалізації за рахунок подачі води або водяної пари в зону горіння з'явилися у зв'язку з паровим розпиленням мазуту і спалюванням водопаливних суспензій - об'єднаного мазуту і водновугільних суспензій. Дія вве­деної в зону горіння води або водяної пари аналогічна впли­вові газів рециркуляції. Відо­мо, що водяні пари впливають на швидкість поширення по­лум'я у вуглеводневому паливі за рахунок дії на кінетику утво­рення оксидів азоту. Навіть якщо в ядро зони горіння воду подають у малій кількості, то помітно знижується NOx. Цю технологію можна використати як у топках котлів, так і в ка­мерах згорання ГТУ. У процесі введення води або водяної пари в ядро факе­ла перебудовується поле тем­ператур.

У процесі спалювання твердого палива введення вологи лише незна­чно змінює утворення NOx у димових газах, але одночасно факел тускніє і з'являються пульсації в топці. Тому в таких випадках цей метод можна рекомендувати для боротьби з оксидами азоту в топках котлів в аварій­них ситуаціях, наприклад за особливо несприятливих метеорологічних умов, коли не можна знизити навантаження на ТЕС або застосувати інші методи боротьби з викидами NOx.

Перспективнішим «мокрий» метод зниження емісії оксидів азоту може виявитися у процесі спалювання палива в камерах згорання ГТУ і ПГУ. Це зумовлено можливістю впливу на температурний рівень у зоні горіння без зміни загальних показників процесу при підвищених тисках у камері згорання.

Цей метод успішно застосовують у ГПУ як технологічний фактор. При цьому впорскування пари збільшує потужність ГТУ. Якщо ця пара генерується за рахунок теплоти від газів, то одночасно підвищується тер­модинамічний ККД ГТУ.

Простота методу, зручність регулювання і низькі капітальні витрати на пристрій упорскування води або пари зумовили чисельні спроби за­стосування цього методу і в котельній техніці.

Застосування впорскування пари в газомазутних котлах знижує на 20-50 % емісії NOx. Однак водночас знижується і ККД котла (приблизно на 5 %).